Abstract
このプロトコルでは、社会的な動機は、オペラント条件付けパラダイムの対を介してマウスで測定されています。実験を行うには、2室のシャトルボックスは2オペラントレバー（左右）、次にワイヤグリッドで覆われた自動ギロチンドアにより、第2のチャンバから分割された1室における食品容器、を備えていました。異なる刺激マウスは、試験日を横切って回転するワイヤグリッドの後ろの社会的刺激を務め、およびギロチンドアの開口部以下のみ見ることができました。試験マウスは、ドアを開け、15秒間刺激パートナーへのアクセスを得るためにレバーを押すように訓練しました。試験マウスを連続5分間押圧レバーを停止した後、次第に3.テストセッションの固定のスケジュールで増加し社会的報酬を得るために必要なレバー押しの数を終了しました。最後の強化比やブレークポイントは、社会的動機の定量的測定値として使用することができます。第二のパラダイム、tについてESTマウスは、食物報酬または社会的報酬のいずれかを得るために、左右のレバー押しを区別するように訓練しました。マウスは各レバーのすべての3プレスのために報われました。食品および社会報酬の数は、各報酬に置か値の測定値として比較することができます。各報酬型の割合は、マウス系統間で比較することができ、この比率の変化は、所定の報酬型の飽食を測定するための試験セッション内で監視することができます。これらのオペラント条件付けパラダイムの両方が自閉症と社会的行動の他の疾患のマウスモデルにおいて、社会的動機の定量化のための非常に有用です。
Introduction
近年では、自閉症スペクトラム障害を含む社会的行動の障害に対する遺伝的要因と環境要因の結合は、社会的行動におけるこれらの因子の役割を調査するために設計されたマウスモデルの開発につながっています。これは社会的な動機1の定量的な尺度を含むマウスにおける社会的行動の特徴付けのための新技術の需要を作成しています。
しかし、マウスでは社会的動機を実証するために使用できるいくつかの確立されたパラダイムがあります。彼らはすべての動機付け行動の強さを定量化する能力に厳しい制限があります。例えば、最も初期の行動評価の一部が満たされたことがない2げっ歯類の間の社会的相互作用の簡単な観測が含まれています。 、近づい以下、盗聴、およびグルーミングを含むいくつかの行動は、多くの場合、測定され、社会的動機の指標を提供することができます。これらの研究は、最初に行われましたその後、ラット2-5、およびの後のマウスの6,7での使用に適合。試験動物は、同じ刺激動物（馴化）に繰り返し曝露し、次いで、新規な動物（脱馴化）に露出した馴化/脱馴化社会認識のパラダイムは、社会的動機8の測定値を提供します。ラベルが示すように、典型的な動物には、同じ刺激動物の繰り返し存在に慣れ行動応答が表示されますが、新規の動物にさらさ脱馴化、またはベースラインへの復帰を、デモンストレーションを行います。慣れ応答は、おそらく刺激マウスと相互作用する試験マウスのモチベーションの低下を示しています。試験マウスが空室と異なるチャンバーに限定刺激マウスの間で選択することを可能にする社会的選択のパラダイムは、社会的な動機を評価するために使用されてきました。試験は、一般的に中性、中央チャンバー内に試験マウスを置くことによって開始されます。このタスクの一部のバージョンでは、Tを伴います1室9に刺激マウスをethering。このタスクの変更は、刺激動物のテザリング10を避け、刺激マウスオーバーワイヤエンクロージャの使用を採用しました。最近では、社会的条件付け場所嗜好性タスクは、社会的パートナーの存在下または非存在下のいずれかで視覚的に別個のチャンバを関連付けるために調整され、その後、コンディショニング11を次の空室を探索させされたマウスで開発されました。社会的なペアが以前に発生した室内で過ごした多くの時間は社会的動機の指標であると考えられています。
上記のパラダイムのすべてがマウスの社会的表現型に関連した貴重なデータを提供します。しかし、1マウスが、上記のパラダイムでは、この「欲望」、 すなわちの強さを社会的相互作用を求める「欲望」を示しているかどうかを観察することができますしながら、社会的動機は、測定することは困難です。動機付け行動の強さは持ってい伝統的に彼らの動機のソースにアクセスするために作業する必要があるシナリオを作成することによって、げっ歯類で測定されて。これは通常動機要因として食品を含むオペラントパラダイムでトレーニングげっ歯類を含みます。しかし、この方法は、12,13（マシューズら 、2005年に概説されている）自分の仔にラットにおける社会的動機が、雄ラットのためのセックスの相手にどちらか伴うアクセスや、女性のための、アクセスを調査するために、以前に使用されています。
以下に説明する社会的動機パラダイムの開発に先立って、マウス12とオペラントパラダイムを使用して、性的動機の外の社会的な動機を調べ唯一の他の研究がありました。この一連の実験では、非近交系Swiss Websterマウスは同性同種へのアクセスを得るためにレバーを押すように訓練しました。 1つの実験において、有意に減少待ち時間が目標覚書にアクセスするための対応を開始しますeは、これらの社会的に単離されたマウスにおいて、社会のアクセスを求めてモチベーションの向上を示唆しているグループに収容されたマウスと比較して、個別に収容されたマウスで実証されました。その同じ研究の別の実験では、比較は、生理食塩水およびオキシトシンアンタゴニスト（アトシバン）注入されたマウスとの間で行われました。興味深いことに、薬剤注入したマウスは、これらのマウスにおける社会的報酬減少モチベーションを示唆しているターゲットのマウスにアクセスするための対応を開始するために大幅に増加し、待ち時間を示しました。
これらの実験は、オペラント条件を使用して、マウスにおける社会的動機を定量化する希試みを示しているが、それらはまた、非常に限定され、非常に下記の方法を使用して大幅に改善されます。例えば、第一の実験で明らかに根本的な欠陥は、（実際の研究の実験2）上記の試験日を横切って交互にのみ2ターゲットマウスの研究者の使用がありました。これまでの研究では、社会の認識基は、収納されたことが示されましたマウスは、同じターゲット14への反復暴露で減少社会調査につながる少なくとも7日間持続することができます。同じターゲットへの反復暴露は最初の暴露15-17後少なくとも2時間であれば社会調査期間は、ベースラインレベルに残るように2時間-しかし、個々に収容されたラットとマウスにおける社会的認識が1以内に消散します。マシューズらに報告され、社会的アクセスのための対応を開始するために個別に収容されたマウスの待ち時間削減。実験は、試験日の12を横切って、ターゲットマウスの社会的認識の欠如の結果であった可能性があります。この潜在的な交絡は、各試験日に新たなターゲットにマウスを使用して、以下の方法で制御されます。また、マシューズらの研究から、両方の実験で何をグループ間でレバー押しの総数の違いを報告しなかった、上述しました。これは、総レバー押しの差があること持っている可能性があります研究者は、以下に概説する研究デザインで使用される応答の漸進的増加率は報いるために利用される場合、ENが検出されました。また、ターゲットのマウスへのアクセスは、ターゲットをカバーボックスを持ち上げて、実験者が手動で制御しました。ターゲットマウスへのアクセスのための自動制御のギロチンドアの使用は、実験者の存在のためにアーチファクトの可能性を排除します。以下に詳述するように、実際には、完全に社会的動機オペラントパラダイムを自動化するために、研究機器は、カスタマイズされました。
Protocol
この研究は、あずさ太平洋大学施設内動物管理使用委員会により承認されました。動物に関わるすべての手順は、国立衛生研究所から実験動物の管理と使用に関するガイドの推奨に従って実施しました。
1.社会的動機のための変更装置および原子価の比較テストパラダイム
- 社会的行動のオペラントのタスクにマウスを試験するために、センターチャンネルのモジュラーシャトルボックスを変更します。これらのシャトルボックスは、x 17.3センチメートル44センチメートルを測定し、プレキシグラスとステンレス鋼で作られています。
- ドアフレームの面にワイヤグリッドを実装することにより、プログラム可能なギロチンドアを変更します。ワイヤグリッドは、限られた社会的な接触を可能にするが、マウスは1室から他方に交差することを可能にするべきではありません。
- 約22センチ×17.3センチメートルを測定し、各プログラマブルギロチンドアを使用して、2室にそれぞれのボックスを分割します。番目のように、1つのチャンバを指定しますEテストチャンバーとターゲットチャンバのような他。
- ギロチンドアの壁とは反対側の試験室でのマウスのレバーを配置します。 2つのマウスのレバーとの間に液体ディッパー食品容器を置きます。
- プログラムギロチンドアを開けたり、液体食品の報酬を提示し、テストのパラダイムに応じていずれかにマウスレバーが。
- それは（テストマウスのマニュアル整形用）ギロチンドアを開くための装置およびプログラムにハンドヘルドボタンを接続します。
- 各チャンバーの金属グリッドの床の上の活動を監視するために、8チャンネルのI / Rコントローラと各シャトルボックスを取り付けます。試験室の上にUSBデジタルビデオカメラをマウントし、それをコンピュータに接続します。メラミン音響減衰キュービクル内の装置全体を囲みます。
- 実験室で作成されたカスタマイズされたプログラムを使用して、オペラントプログラムを実行します。
2.社会的動機のパラダイムのためのマウスをシェーピング
- テストCで試験マウスを置きますターゲットチャンバー内hamber、年齢と性別をマッチさせた刺激マウス。
- 希望オペラント反応に逐次近似の整形や補強の方法を用いてギロチンドアを開くためにレバーを押すように試験マウスを訓練します。この成形手順中に、ギロチンドアを制御するようにプログラムされたハンドヘルドのボタンを押すことにより、手動での補強を提供します。
注：強化することにより、ワイヤグリッドを刺激マウスへのアクセスを可能にする、15秒間ギロチンドアを開け構成されています。 - 試験室の上方に取り付けられたカメラを用いて、試験室でマウスを守ってください。
- 彼らは3〜5のうちの連続したテストセッションで少なくとも10オペラント応答（レバー押し）を実証するまで30分毎日の一連のセッションで各マウスを訓練します。無作為割り当てを使用して、シャトルボックスを介してマウスを回転させます。
- マウスは30毎日のトレーニングセッションの後、この基準に達しない場合は、実験やデジからマウスを削除非学習者としてgnate。
注：毎日のトレーニングセッションの数は、研究者の好みに応じて、30を超えて拡張することができます。 - 別のマウスは一日おきに使用されるように、成形時に使用される刺激マウスを交互に。
- 70％のエチルアルコールを使用して、各トレーニングセッションの間にきれいなシャトルボックス。さらに、毎日のテストの完了後、消毒洗浄剤を使用して、すべての機器を清掃してください。
3.社会的動機のパラダイムでマウスをテストします
- ターゲットチャンバー内の試験室での訓練を受けた試験マウスと年齢と性別をマッチさせた刺激マウスを置きます。テスト中に、その刺激マウスはわずか10毎日テストセッション後に繰り返されているように、各試験マウスに割り当てるために、少なくとも10の刺激マウスのプールを使用しています。テストのために成形時に使用される刺激マウスを使用しないでください。
- プログラムオペラント再のように多数の補強のプログレッシブ比スケジュールに開くようにギロチンドアターゲットのマウスに15秒間アクセスが算術3各試験の固定金利により増加の社会的報酬を得るために必要なsponses（レバー押し）。
- 試験マウスは、5つの連続分間押圧レバーを停止したときに終了するプログラムテストセッション。
- ブレークポイントとして最後に完了した（強化）の比率を記録します。社会的動機の指標として、この依存尺度を使用してください。漸近性能レベルが観察された後、20日連続のセッションのために、または少なくとも10の試験セッションのために、各マウスをテストします。
- 70％のエチルアルコールを使用し、消毒洗浄剤を使用して、毎日のテストの終了後、各試験セッションの間にシャトルボックスを拭います。
食品報酬対社会の4ヴァランス比較
- すべてのマウスは、社会モチベーションパラダイムを完了した後、食品の報酬のそれと社会的報酬の価数を比較するために設計されたタスクで、これらの同じマウスをテストします。
- プログラム1レバーギロチンドアを開いて、15秒間の社会的報酬を提示し、15秒間液体食品の報酬を提示するために反対のレバーをプログラムします。
注：このプロトコルで使用される液状食品の報酬は、0.2％スクロースで甘くエバミルクから成っていました。繰り返し各マウスに0.02ミリリットルの報酬を提示するために十分な量（一般的に500ミリリットル）を準備します。 - マウス間の潜在的なレバーバイアスを制御するために、レバー/報酬の偶発を交互に試験マウスを割り当てます。このように、左レバー/社会報酬と右レバー/食品報酬不測の事態に左レバー/食品の報酬と右レバー/社会報酬不測の事態やその他の半分に各試験群のマウスの半分を割り当てます。
- 食品の報酬に対する社会の価比較のためのマウスを訓練します。
- 試験室で試験マウスを置き、ターゲット室内の年齢と性別をマッチさせた刺激マウスを置きます。
- /一つだけレバーを行い、各トレーニングセッションの間にアクティブな不測の事態に報酬を与えます。トレーニングは、構成されてい毎日偶発交互に6 1時間のセッションの。各試験マウスの他のすべての社会的報酬セッションに割り当てられた代替の刺激マウス。
- 食品の報酬とのトレーニングとテストの間に彼らの自由摂取の固形飼料にマウスを維持します。絶食はエバミルクおよびスクロース溶液18を用いたマウスでのオペラント条件付けには不要です。
- 社会に対する食品の報酬の価比較のためのマウスをテストします。
- すべての第三のレバーを押して、強化されているようにだけ、その各関連報酬によって、1：3の一定の割合で補強のスケジュールをプログラムします。
- プログラムのテストセッションは60分間実行します。
- 試験室で試験マウスを置き、ターゲット室内の年齢と性別をマッチさせた刺激マウスを置きます。注：社会的動機のタスクで使用される10刺激マウスの同じプールが再び使用されるが、10日間のローテーションを使用して、試験マウスに割り当てることができます。
- テSTの訓練や漸近性能レベルの観察後少なくとも10毎日のセッションのための6日後に20毎日のセッションでマウス。このパラダイムのための主要な依存対策は、各報酬タイプのレバー押しの総数です。
- もう一度、消毒洗浄剤を使用して、各試験日の70％のエチルアルコールを使用し、以下の試験セッション間でシャトルボックスを拭いてください。
Representative Results
このプロトコルは、以前に社会的行動10,18の減少を示すことが報告されているBTBR近交系マウス系統と向社会的C57BL / 6J近交系マウス系統を比較するために使用されてきました。また、増加または社会的なモチベーションが低下しているためにいずれかの仮定異なるノックアウトマウス系統の社会動機を特徴付けるために使用されてきました。 C57BL / 6JおよびBTBR近交系マウス系統を比較する以前に公表された結果は、 図1に示されている。これらの結果は、C57BL / 6Jマウスと比較BTBRマウスのための社会的な動機を減少が実証されました。また、実証ヴァランス比較パラダイムは、この株（ 図1B）のための動機付け行動の全体的な減少を示唆しBTBRマウスの餌のモチベーションを低下させました。
図2Aは、ヘテロ接合とhomozygoとC57BL / 6バックグラウンド株に野生型の兄弟を比較するいくつかの未発表の予備的データを提示します私たちは、遺伝子（遺伝子X）から減少または不在のタンパク質産物との兄弟をノックアウトは、社会的動機を促進するために仮定した。 図2Bはから減少タンパク質産物とのヘテロ接合型ノックアウト兄弟にC57BL / 6バックグラウンド株に野生型の兄弟を比較するいくつかの未発表の予備的データを提示します遺伝子（遺伝子Y）は、社会的動機を減少させるために仮説を立てました。これらの研究のそれぞれからの予備的データは、それぞれの仮説を支持し、さらに説明オペラント社会的動機パラダイムの価値を示します。
社会的動機と価電子比較パラダイム1.以前に公表された結果を図。社会的な動機タスクでのテストの過去10日間に渡っての（A）個別に収容された（IH）B6マウス、グループ飼育（GH）B6マウスの平均ブレークポイント、グループ飼育BTBRマウス。あった各群の9匹のマウスの合計。個別およびグループ飼育B6マウスは、同様に行わが、グループ飼育B6とBTBRマウス（T = 2.741、DF = 16、P = 0.015）との間に有意な差があった。（B）食品報酬とのための社会的な報酬の平均数を価比較パラダイムの最後の10セッション間でグループ飼育B6とBTBRマウス。両方のマウスのグループは、社会的報酬よりもはるかに多くの食品の報酬を得る（BTBR：T = 3.551、DF = 8、P = 0.007; B6：T = 9.478、DF = 8、P <0.001）。しかし、BTBRマウスはB6マウスよりも有意に少ない食物報酬を獲得し、また、社会的報酬の数が最も少ない（T = 3.321、DF = 16、P = 0.004）。図は文献18から変更します。
社会的な動機のパラダイムを利用未発表の研究から、図2の代表的な結果。（A）平均ブレークポイント（最後の）比を強化したマウスは、5分間のレバー押しを停止する前に達成しました。遺伝子Xの場合は、12 WT、7 HET、および6 KOマウスの合計は、社会的動機パラダイムで試験しました。 ANOVAは、遺伝子型（F = 7.18、DF = 2、22、P = 0.004）との間に有意差を明らかにしました。事後TukeyのHSD検定は、KOマウスはWT対照の下に大幅に実行することを示した。（B）遺伝子Yについては、8 HETと6 WTマウスの合計を試験しました。独立サンプルt検定を遺伝子型（T = 2.26、DF = 8.97、p = 0.05）との有意差を明らかにしました。 * 0.05のアルファレベルのWTマウスからの有意差を示します。
Discussion
この資料に記載されているオペラント社会的動機のパラダイムは、ヒト疾患のマウスモデルにおける社会的行動の特徴付けのための強力なツールです。むしろ試験マウスを受動的に社会的な出会いを選択できるようにするよりも、これらのパラダイムは、社会的報酬を得るために、試験マウスの努力を必要とします。試験マウスは、社会的な報酬を得るために生産していく所存です努力の量は、社会的動機の定量的尺度を提供します。さらに、原子価比較パラダイムを通して、動機付け行動は異なる報酬型間で比較することができます。これらのオペラントパラダイムの両方は、ギロチンドアの反対側に適切な刺激を提示することによって、ならびに性的および親の動機を評価することができます。
これらの社会的な動機パラダイムの開発は、いくつかの重要な変数のトラブルシューティングが関与しました。例えば、パイロットを介して時間の量を研究し、その社会的報酬I30秒から15秒に低下させた提示よ。今回はテストと刺激マウスとの間の社会的相互作用のために十分であるが、今後の研究は、社会的報酬のための時間の量を最適化することができます。同様に、社会的報酬にレバー押しの漸進的増加率は、パイロット研究に基づいて5の固定金利から3まで下げました。
漸近レバー押圧動作に到達するのに必要な日数は、最初は毎日テストセッションの30日間を通して評価しました。これは、ほとんどのマウスはテストセッションの数はしかし、変動ん20デイリーパフォーマンスに低下させたので、7日に漸近線に到達するので、また真の平均性能のより良い指標を提供しながら、最後の10日間にわたってデータを平均すると、漸近的性能を保証することが決定されました少ない試験日より。研究者は、漸近的性能は10試験日以内に達したか、必要に応じてプロトコルを変更していることを確認し、そのデータを監視する必要があります。
トラiningセッションは、30分に1時間から低下しました。必要な訓練セッション数のマウスの系統および一部のマウスに依存しない、任意のトレーニングセッション18の固定番号の後nonlearnersとして指定することができます。テストパラダイムに前進するための基準に到達するために必要なトレーニングの日数は、社会的動機の別の索引を提供し、追跡のこうして価値があります。研究者はまた、原子価比較パラダイムのための異なる食品の報酬のオプションを試してみたいことがあります。しかし、試験マウスは、最初は純粋に社会的報酬を使用して訓練した後、原子価比較パラダイムを開始する前に、社会的な動機パラダイムで試験することが重要です。
これらのオペラント社会的動機のパラダイムが変更され、上記のプロトコルに示されたものよりも追加の変数を測定することにより、大幅に改善することができます。例えば、自分のそれぞれのチャンバ内の各マウスの位置は、Cuを用いて追跡することができますrrently市販のソフトウェア。また、鼻に鼻の接触や超音波発声などの具体的な行動は社会的相互作用の間に得点することができます。研究者は、社会的な動機パラダイムにおいて、社会パートナー、あるいはそのような同種あるいは人形のビデオなどのギロチンドアの後ろに他の刺激を含む比較の欠如を伴う臨床試験で使用される比率の調整を用いた実験を進めることができます。価比較パラダイムのために、原因特定の報酬タイプ18用の飽食に意欲の変化に関するさらなる情報を提供することができる試験全体の選択のダイナミクスの解析。
これらのオペラント社会的動機のパラダイムは、マウスにおいて、社会的動機を定量化するための非常に必要なツールを提供していますが、彼らはいくつかの制限を持っています。まず、これらのパラダイムは、押圧レバーと社会的報酬との間に学んだ関連付けをする認知能力を持っているマウスが必要です。特定のマウスモデルもよいです認知と社会の両方の能力の欠損は、それが困難なこれらのパラダイムを使用して、社会的な動機を評価することがあります。マウスのみでワイヤグリッド全体で相互作用することが許可されているように第二に、社会的な出会いの種類は限られています。しかし、マウスはまだ成功し、最も顕著なのは、多くの典型的な社会的行動に従事する鼻·ツー·ノーズ調査することができます。これらの方法の一つ最後の限界は、それらが労働集約的であり、完了するために多くの時間を必要とすることです。両方のパラダイムを介して訓練および試験は、毎日のセッションの2ヶ月以上が必要です。いくつかのマウスは、セッションの必要な数を伸ばし、レバー押しの関連を学ぶために多くの時間がかかる場合があります。パラダイムは確かのような高スループット技術を限定しないが、それらが生成するデータは非常に貴重な、必要な労働への投資の価値があります。しかし、特定のマウスモデルの社会的行動をより完全に特徴付けを提供するために、これらのパラダイムが私達にすることをお勧めしますマウスでの社会的行動を測定する他の確立された方法に関連して編
Disclosures
著者らは、全く競合する金融利害関係はありません。
Acknowledgments
我々は、助成金をサポートするためのあずさ太平洋大学の学部研究評議会に感謝します。また、アシュリーシュナイダー、マイケル·グレッグ、および技術サポートのためのハンナのサンプルに感謝します。
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Modular Shuttle Box | Med Associates Inc. | ENV-010MC | |
| Auto-Guillotine Door | Med Associates Inc. | ENV-010B | |
| Mouse Levers | Med Associates Inc. | ENV-3010M | |
| Liquid Dipper with Food Receptacle | Med Associates Inc. | ENV-202M-S | |
| Eight-Channel I/R Controller | Med Associates Inc. | ENV-253C | |
| Melamine Sound-Attenuating Cubicle | Med Associates Inc. | ENV-016MD | |
| MED-PC IV Software Program | Med Associates Inc. | MED-PC IV | |
| Microsoft Lifecam Camera | Microsoft | ||
| Wire Grid | Wire grids can be purchases from a hardward store. We cut wire grids from stainless steel mouse cage tops. | ||
| 70% Ethyl Alcohol | Used to clean shuttle boxes between mice. Specific brand is unnecessary. | ||
| Evaportated Milk | Carnation | 0.02 ml combined with 0.2% sucrose for each reward per mouse. We always purchase the same brand for better consistency. | |
| Sucrose | Any brand of pure granular sugar will due as it is dissolved in the evaporated milk. |
References
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